12
Загальні питання технологій збагачення Збагачення корисних копалин, 2017. - Вип. 65(106) УДК 622.24.063 В.С. БІЛЕЦЬКИЙ, д-р техн. наук, М.В. ТКАЧЕНКО (Україна, Полтава, Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка) ЗБАГАЧУВАЛЬНА ТЕХНІКА ТА ТЕХНОЛОГІЇ ПРИ ПРИГОТУВАННІ Й РЕГЕНЕРАЦІЇ БУРОВИХ РОЗЧИНІВ Вступ. Постановка проблеми. Збагачення корисних копалин як сукупність процесів первинної обробки мінеральної сировини, що мають на меті відділен- ня цінних мінералів від порожньої породи, а також взаємне розділення цінних мінералів, тісно переплітається з рядом інших галузей і підгалузей промислово- сті. Зокрема, техніка і технології збагачення корисних копалин широко застосо- вуються в будівельній справі, при брикетуванні, грудкуванні (агломерація, бри- кетування, грануляція). Розгляд і аналіз техніки і технологій суміжних галузей, особливостей застосування в них процесів і апаратів збагачення корисних ко- палин має як наукове значення (синергетичний ефект від міжгалузевих контак- тів), так і прикладне значення (розробка, виготовлення і впровадження нових апаратів і обладнання для специфічних умов і задач експлуатації). Операції дроблення і подрібнення, змішування компонент, розділення тве- рдого дисперсного матеріалу за крупністю, відділення піскової фракції, центрифугування типові не тільки при класичному збагаченні корисних копа- лин, але і при бурінні свердловин при підготовці та регенерації бурових роз- чинів. При цьому фахівці у гірництві (збагачення корисних копалин) і нафтога- зовій інженерії, бурінні свердловин часто стикаються з ідентичними технічни- ми проблемами, пошук ефективних технологічних рішень протікає паралельно (відокремлено), що звужує можливості для інформаційного обміну , міжгалузе- вої співпраці. Промивання свердловини це один з найбільш важливих технологічних процесів у бурінні, що включає різні технологічні операції: приготування промивної рідини (бурового розчину); якісне очищення (регенерація); регулювання технологічних параметрів, властивостей [1]. Успішне, якісне та безаварійне будівництво свердловин у першу чергу ви- значається досконалістю процесу промивання і застосовуваного при цьому устаткування. Аналіз техніко-економічних показників підтверджує той факт, що навіть з використанням високоефективного бурового устаткування ці показники не завжди є високими. Застосування сучасного бурового устаткування дозволяє досягти максимальних техніко-економічних показників тільки при високих те- хнологічних властивостях бурових розчинів (БР), що забезпечується вдоскона- ленням технології промивання.

ВС БІЛЕЦЬКИЙ МВ ТКАЧЕНКО ЗБАГАЧУВАЛЬНА …zzkk.nmu.org.ua/pdf/2017-65-106/04.pdf · Загальні питання технологій збагачення

  • Upload
    dominh

  • View
    226

  • Download
    2

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: ВС БІЛЕЦЬКИЙ МВ ТКАЧЕНКО ЗБАГАЧУВАЛЬНА …zzkk.nmu.org.ua/pdf/2017-65-106/04.pdf · Загальні питання технологій збагачення

Загальні питання технологій збагачення

Збагачення корисних копалин, 2017. −−−− Вип. 65(106)

УДК 622.24.063

В.С. БІЛЕЦЬКИЙ, д-р техн. наук,

М.В. ТКАЧЕНКО (Україна, Полтава, Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка)

ЗБАГАЧУВАЛЬНА ТЕХНІКА ТА ТЕХНОЛОГІЇ ПРИ ПРИГОТУВАННІ Й РЕГЕНЕРАЦІЇ БУРОВИХ РОЗЧИНІВ

Вступ. Постановка проблеми. Збагачення корисних копалин як сукупність

процесів первинної обробки мінеральної сировини, що мають на меті відділен-

ня цінних мінералів від порожньої породи, а також взаємне розділення цінних

мінералів, тісно переплітається з рядом інших галузей і підгалузей промислово-

сті. Зокрема, техніка і технології збагачення корисних копалин широко застосо-

вуються в будівельній справі, при брикетуванні, грудкуванні (агломерація, бри-

кетування, грануляція). Розгляд і аналіз техніки і технологій суміжних галузей,

особливостей застосування в них процесів і апаратів збагачення корисних ко-

палин має як наукове значення (синергетичний ефект від міжгалузевих контак-

тів), так і прикладне значення (розробка, виготовлення і впровадження нових

апаратів і обладнання для специфічних умов і задач експлуатації).

Операції дроблення і подрібнення, змішування компонент, розділення тве-

рдого дисперсного матеріалу за крупністю, відділення піскової фракції,

центрифугування – типові не тільки при класичному збагаченні корисних копа-

лин, але і при бурінні свердловин – при підготовці та регенерації бурових роз-

чинів. При цьому фахівці у гірництві (збагачення корисних копалин) і нафтога-

зовій інженерії, бурінні свердловин часто стикаються з ідентичними технічни-

ми проблемами, пошук ефективних технологічних рішень протікає паралельно

(відокремлено), що звужує можливості для інформаційного обміну, міжгалузе-

вої співпраці.

Промивання свердловини – це один з найбільш важливих технологічних

процесів у бурінні, що включає різні технологічні операції:

– приготування промивної рідини (бурового розчину);

– якісне очищення (регенерація);

– регулювання технологічних параметрів, властивостей [1].

Успішне, якісне та безаварійне будівництво свердловин у першу чергу ви-

значається досконалістю процесу промивання і застосовуваного при цьому

устаткування.

Аналіз техніко-економічних показників підтверджує той факт, що навіть з

використанням високоефективного бурового устаткування ці показники не

завжди є високими. Застосування сучасного бурового устаткування дозволяє

досягти максимальних техніко-економічних показників тільки при високих те-

хнологічних властивостях бурових розчинів (БР), що забезпечується вдоскона-

ленням технології промивання.

Page 2: ВС БІЛЕЦЬКИЙ МВ ТКАЧЕНКО ЗБАГАЧУВАЛЬНА …zzkk.nmu.org.ua/pdf/2017-65-106/04.pdf · Загальні питання технологій збагачення

Загальні питання технологій збагачення

Збагачення корисних копалин, 2017. −−−− Вип. 65(106)

Узагальнення світового досвіду сприяє оснащенню вітчизняних бурових

установок високоефективним устаткуванням для приготування розчину та його

багатоступеневого очищення на сучасному рівні.

Аналіз останніх джерел досліджень і публікацій. Дослідженню устатку-

вання та процесів приготування та очищення бурових розчинів і пов’язаних з

ними явищ приділяли увагу багато вітчизняних та зарубіжних інженерів і вче-

них. Серед них А.І. Булатов, Ю.М. Просєлков, П.П. Макаренко, В.І. Міщенко,

А.В. Кортунов, В.М. Мільштейн, С. Баумгартен (С. Baumgarten), Д.О. Роберт-

сон (J.O. Robertson), Т.Е. Аллен (T.E. Аllen), П.О. Паджетт (P.О. Рadgett). Ре-

зультати їх досліджень опубліковані в ряді статей і узагальнювальних моногра-

фій, у яких розглянуті основні питання приготування й регенерації бурових ро-

зчинів [1-14].

Виділення не розв’язаних раніше частин загальної проблеми. Очищенню та

приготуванню бурових розчинів приділяють особливу увагу, оскільки вибурена

порода, що надходить у буровий розчин, негативно впливає на його основні те-

хнологічні властивості, а отже, і на техніко-економічні показники буріння свер-

дловин, зокрема на вартість свердловини через швидкість проходки, гідравліку,

об’єми розбавлення для підтримки густини, коефіцієнт тертя бурильного ін-

струмента, диференціальні прихвати, втрату циркуляції, сальникоутворення на

компоновці низу бурильної колони (КНБК), знос бурового устаткування й ін-

струмента тощо. Крім того, при накопиченні шламу в буровій промивній рідині

істотно знижується її глинізуюча здатність, що приводить до зміни структури

товстої пухкої кірки на стінках свердловини в зонах фільтрації (ця кірка стає

більш пухкою і проникною). За рахунок підвищення густини промивної рідини,

а значить і сумарної ваги стовпа бурового розчину у свердловині значно зростає

вірогідність його поглинання. Витрати на очищення та приготування бурового

розчину, а також розв’язання проблем, пов’язаних з підвищеним умістом твер-

дої фази, складають значну частину загальних витрат на буріння свердловин

[2]. Усе це приводить до зниження надійності обладнання, зменшення

швидкості буріння та економічних втрат.

Разом з тим, специфіка технічних і технологічних задач, які стоять при пі-

дготовці та регенерації бурового розчину і які виконуються практично повніс-

тю на збагачувальному обладнанні не знаходяться в полі зору профільних фахі-

вців зі збагачення корисних копалин.

Мета роботи – огляд і аналіз сучасних конструкцій устаткування для при-

готування та регенерації бурового розчину, що обумовлює вибір найбільш при-

йнятного варіанта комплектуючого обладнання при оснащенні нових та існую-

чих циркуляційних систем бурових установок. Для досягнення цієї мети також

ставиться задача ознайомлення фахівців-збагачувальників зі специфікою, тех-

ніко-технологічними особливостями використання збагачувальних технологій і

обладнання при бурінні свердловин.

Основний матеріал і результати. Промивання свердловини включає при-

готування промивної рідини (ПР), її використання в бурінні, вихід на поверхню

Page 3: ВС БІЛЕЦЬКИЙ МВ ТКАЧЕНКО ЗБАГАЧУВАЛЬНА …zzkk.nmu.org.ua/pdf/2017-65-106/04.pdf · Загальні питання технологій збагачення

Загальні питання технологій збагачення

Збагачення корисних копалин, 2017. −−−− Вип. 65(106)

незбагаченої рідини, що несе вибурену породу (шлам), її очищення (знешлам-

лення) та оброблення й отримання нової збагаченої рідини готової до подаль-

шого використання. На рисунку 1 представлена принципова схема промивання

свердловини.

Рис. 1. Принципова схема процесу промивки свердловини

Систематичне збагачення бурового розчину в процесі проходження сверд-

ловини здійснюється за допомогою спеціального технологічного обладнання

(циркуляційної системи) і представлене рядом взаємопов’язаних систем: приго-

тування й обробки бурового розчину, регенерації, очищення його від шламу та

газу, циркуляції. Як правило, циркуляційна система включає: декілька резерву-

арів і декілька резервних ємкостей для бурового розчину та для хімічних реак-

тивів, систему жолобів, механічні засоби очищення розчину від шламу (грохот,

блок гідро циклонів, осадову центрифугу), дегазатори, один або декілька буро-

вих насосів і трубопровід високого тиску. Основні елементи циркуляційної сис-

теми представлені на рисунку 2.

Рис. 2. Схема поверхневої циркуляційної системи:

1 – гирло свердловини; 2 – жолоби; 3 – вібросито (грохот); 4 – гідроциклон;

5 – блок приготування розчину; 6 – ємкість; 7 – шламовий насос;

8 – приймальна ємкість; 9 – буровий насос; 10 – нагнітальний трубопровід

Page 4: ВС БІЛЕЦЬКИЙ МВ ТКАЧЕНКО ЗБАГАЧУВАЛЬНА …zzkk.nmu.org.ua/pdf/2017-65-106/04.pdf · Загальні питання технологій збагачення

Загальні питання технологій збагачення

Збагачення корисних копалин, 2017. −−−− Вип. 65(106)

Приготування бурових промивних рідин

Приготування бурових розчинів – це технологія отримання промивної рі-

дини з певними реологічними властивостями, густиною в результаті дроблення

і подрібнення вихідних матеріалів і взаємодії компонентів (глинопорошку, реа-

гентів). Мета процесу приготування – забезпечення необхідних початкових

властивостей бурового розчину, від яких залежать його стабільність та реаліза-

ція технологічних функцій: вимивання вибуреного шламу, винесення його від

грудей вибою на поверхню, охолодження бурового інструменту, створення гід-

ростатичного тиску для компенсації пластового тиску і унеможливлення нафто-

газопроявів.

Бурові промивні рідини можуть готуватися безпосередньо на буровій

установці в польових умовах за допомогою спеціальних технічних засобів або

централізовано на глинозаводі. Бурові промивні рідини готуються в спеціаль-

них пристроях – розчино– або глиномішалках механічної або гідравлічної дії.

Використовують різні конструкції механічних розчино– або глиномішалок: ло-

патеві, роторні, кульові; за характером дії – циклічної та безперервної дії; за ро-

зташуванням валів – горизонтальні та вертикальні. Механічні лопатеві одно– і

двовальні розчино– та глиномішалки (рисунок 3) мають порівняно невисоку

продуктивність (до 6 м3/год при використанні глинопорошків).

Рис. 3. Механічна мішалки лопатевого типу (БР – буровий розчин)

Одним із розповсюджених різновидів механічних глиномішалок є фрезер-

но-струменеві млини (ФСМ) (рисунок 4) призначені для приготування і обваж-

нення промивних розчинів. ФСМ – машини безперервної дії, використовуються

для приготування промивних рідин з грудкових глин і глинопорошків. Вони

характеризуються порівняно високою продуктивністю (до 20 м3/год) як по гру-

дкових глинах, так і по глинопорошку; простота конструкції та невеликі габа-

рити; висока економічність. Недоліком є низька якість розчину.

Page 5: ВС БІЛЕЦЬКИЙ МВ ТКАЧЕНКО ЗБАГАЧУВАЛЬНА …zzkk.nmu.org.ua/pdf/2017-65-106/04.pdf · Загальні питання технологій збагачення

Загальні питання технологій збагачення

Збагачення корисних копалин, 2017. −−−− Вип. 65(106)

Рис. 4. Фрезерно-струменевий млин:

1 – бункер; 2 – ротор; 3 – диспергуюча рифлена плита;

4 – вихідна решітка

При розвідувальному бурінні нафтових і газових свердловин в умовах ав-

тономного розташування бурових важливе значення має гідравлічний спосіб

приготування глинистих промивальних рідин, при якому для руйнування час-

тини твердої фази використовується тільки кінетична енергія струменя. При-

строї для гідравлічного способу приготування глинистих промивальних рідин в

нафтогазовій інженерії отримали назву гідравлічних змішувачів або гідроміша-

лок. Розрізняють гідромоніторні й ежекторні гідрозмішувачі.

Різновиди гідромоніторних глиномішалок (ГСТ, ГВФТ, Папіровського, Ре-

зніченко та ін.) використовуються при бурінні глибоких свердловин. Продукти-

вність таких гідромішалок 40-120 м3/год, тиск рідини перед гідромоніторними

насадками 4-10 МПа. В процесі приготування суспензія (пульпа) кілька разів

циркулює в байпасному режимі по замкнутому циклу буровий насос – змішу-

вач – запасний резервуар – буровий насос до повного диспергування твердої

фази, оскільки за один цикл не можна отримати високоякісну глинисту проми-

вальну рідину.

Безперервна робота ФСМ може бути забезпечена тільки за наявності меха-

нізованого завантаження початкових матеріалів.

Мішалки гідравлічні ежекторного типу (гідроворонки) використовуються

для приготування промивальної рідини з глинопорошку. Це – пристрій безпе-

рервної дії. Принцип дії мішалки ежекторного типу (рисунок 5): в результаті

витікання води (розчину хімічних реагентів) з сопла з високою швидкістю в

приймальній камері створюється вакуум, завдяки чому в неї з воронки засмок-

тується глинопорошок (обважнювач). Сьогодні найбільше розповсюдження

отримала гідравлічна мішалка типу МГ.

Page 6: ВС БІЛЕЦЬКИЙ МВ ТКАЧЕНКО ЗБАГАЧУВАЛЬНА …zzkk.nmu.org.ua/pdf/2017-65-106/04.pdf · Загальні питання технологій збагачення

Загальні питання технологій збагачення

Збагачення корисних копалин, 2017. −−−− Вип. 65(106)

Рис. 5. Гідравлічна мішалка ежекторного типу:

1 – приймальна камера; 2 – змішувальна камера; 3 – змінний штуцер (сопло);

4 – завантажувальна воронка; 5 – лінії підводу глинопорошку (обважнювача)

Маючи відносно невеликі масу та габарити, гідроворонки відрізняються

високою продуктивністю (70…90 м3/год при безперервній механізованій подачі

глинопорошку).

Якість глинистої промивальної рідини, приготованої в гідроворонках, до-

сить низька. Незважаючи на тонке мливо, частинки глинопорошку в процесі

перемішування з водою повинні пройти подальше диспергування [2].

Гідравлічний диспергатор працює на принципі зіткнення двох струменів

(аналогічно струминному млину). При зіткненні в камері обмеженого об'єму

двох високошвидкісних струменів виникають явища кавітації. Для інтенсифі-

кації диспергування застосовують ультразвук й інші ефекти.

Істотне підвищення ефективності перемішування в гідроворонках також

може бути досягнуто при значному збільшенні числа Рейнольдса в робочій зоні

змішування, що можливо при переході від компактного струменя до дисперго-

ваного. Тому перспективним напрямом подальшого вдосконалення системи

приготування бурового розчину є, на нашу думку, розроблення гідроежектор-

ного змішувача з диспергованим струменем (багатоствольне сопло). Зауважи-

мо, що одним з визначальних параметрів процесу змішування в цих апаратах є

число Вебера [6].

Застосовують також глиномішалки вихрового типу (перемішування здійс-

нюється за принципом дії пральної машини) (рисунок 6); комбінованого типу

(суміщені процеси попередньої пластичної деформації, подрібнення глини та

перемішування її з рідиною) та ін.

Page 7: ВС БІЛЕЦЬКИЙ МВ ТКАЧЕНКО ЗБАГАЧУВАЛЬНА …zzkk.nmu.org.ua/pdf/2017-65-106/04.pdf · Загальні питання технологій збагачення

Загальні питання технологій збагачення

Збагачення корисних копалин, 2017. −−−− Вип. 65(106)

Рис. 6. Гідравлічна мішалка вихрового типу:

1 – приймальна камера; 2 – змішувальна камера; 3 – змінний штуцер (сопло);

4 – завантажувальна воронка; 5 – лінії підводу глинопорошку (обважнювача)

Окрім пристроїв, призначених для приготування бурового розчину (змішува-

чі), приймальні ємкості наземної циркуляційної системи бурової установки осна-

щуються ще і перемішувачами, які теж поділяються на механічні та гідравлічні.

Механічні перемішувачі, як правило, складаються з електродвигуна, реду-

ктора, валу та перемішуючого органу пропелерного (ПМ) або турбінно-

пропелерного типу (ПЛ), який розташовується ближче до дна приймальної (як

правило, чотирикутної) ємкості. Однак, ця конструкція активно модернізується.

Зокрема, перспективнішими є багатоімпелерні мішалки типу "Турботрон" з

круглим резервуаром [15], що не мають "мертвих зон" і забезпечують активну

гомогенізацію пульпи по всьому робочому простору. Також з метою покращен-

ня характеристик бурового розчину можуть бути застосовані статичні змішува-

чі [16]. Результативним інструментом для оптимізації конструкції мішалок різ-

них типів є моделюванні і візуалізація потоків пульпи [17].

Дія гідравлічних перемішувачів заснована на використанні кінетичної ене-

ргії струменя бурової рідини, що виходить з насадки з високою швидкістю.

Розрізняють керовані і некеровані гідравлічні перемішувачі.

Керовані являють собою пожежний стовбур з рукояткою, поворотом якої

можна направити струмінь БР в будь-яку зону приймальної ємкості (типу

4УПГ, ПГ). Некеровані гідравлічні перемішувачі працюють за принципом сег-

нерового колеса, тобто самообертовими (типу ПГС).

Очищення бурових розчинів

У результаті руйнування гірських порід на вибої свердловини циркулюю-

чий в ній буровий розчин безперервно збагачується шламом, що приводить до

зростання густини, в'язкості та статичного напруження зсуву бурового розчину,

що призводить до негативних наслідків:

- зниження механічної швидкості буріння і проходження на долото;

- зниження ресурсу роботи гідравлічного устаткування (бурових насосів,

вертлюгів);

- збільшення вірогідності виникнення різного роду ускладнень, аварій та ін.

Page 8: ВС БІЛЕЦЬКИЙ МВ ТКАЧЕНКО ЗБАГАЧУВАЛЬНА …zzkk.nmu.org.ua/pdf/2017-65-106/04.pdf · Загальні питання технологій збагачення

Загальні питання технологій збагачення

Збагачення корисних копалин, 2017. −−−− Вип. 65(106)

Для забезпечення нормальних умов буріння необхідно, щоб в очисній сис-

темі від промивальної рідини відбиралася така ж кількість гірської породи, яка

в неї надходить в процесі циркуляції в свердловині.

Методи очищення промивальної рідини від шламу можна класифікувати

таким чином: природні (жолобна система та відстійники); примусові – механіч-

ні (вібросита-грохоти) та гідравлічні (фугування в гідроциклонах і центрифу-

гах); фізико-хімічні (введення флокулянтів і розчинників); комбіновані (поєд-

нання методів). Технологічні можливості різних методів за глибиною очищення

бурового розчину від вибуреної породи показано на рисунку 7.

Ефективне очищення БР можливе тільки при штучному прискоренні осі-

дання шламу, що найлегше досягається при вібраціях або за рахунок відцентро-

вих сил.

Рис. 7. Класифікація техніки для очищення бурового розчину залежно

від розміру видаляємих твердих частинок [2]

Обов'язковим елементом циркуляційної системи бурового розчину, як в

нашій країні, так і за кордоном є вібросита (рисунок 8). До кінця 1990-х рр. на

нафтогазовидобувних об'єктах України найчастіше застосовувалися вібросита

виробництва Росії типу: СВ-2, СВ-2Б, ВС-1. Сьогодні все більше застосування

знаходять вібросита й очисні системи імпортного ("Swaco" та ін.) або сумісного

(російсько-американське – "Ucom") виробництва. Вони відрізняються високими

якістю виготовлення і глибиною очищення. При цьому застосовуються колові,

еліптичні та лінійні типи вібрацій. Вібросита з коловим рухом розвивають ни-

зькі гравітаційні сили та володіють найбільшою транспортуючою здатністю,

що сприяє кращому видаленню глинистих порід на верхніх інтервалах, змен-

шуючи їх дію на поверхню сітки, в той же час вони володіють низькою осушу-

вальною здатністю. Вібросита з еліптичним рухом розвивають підвищені гра-

вітаційні сили в порівнянні з коловими і володіють меншою транспортуючою

Page 9: ВС БІЛЕЦЬКИЙ МВ ТКАЧЕНКО ЗБАГАЧУВАЛЬНА …zzkk.nmu.org.ua/pdf/2017-65-106/04.pdf · Загальні питання технологій збагачення

Загальні питання технологій збагачення

Збагачення корисних копалин, 2017. −−−− Вип. 65(106)

здатністю в порівнянні з коловими й лінійними типами. Вібросита з лінійним

рухом найбільш універсальні, вони забезпечують підвищені гравітаційні сили,

і відносно високу транспортуючу здатність, залежну від кута нахилу рами та

положення вібраторів.

Рис. 8. Вібросито:

ліворуч – буровий розчин на робочій поверхні вібросита (віброгрохота),

гнідинцівське нафтогазоконденсатне родовище;

праворуч – вібросито, виставка "Нафта і газ-2015"

Для очищення бурового розчину від тонкодисперсного шламу використо-

вують гідроциклони (рисунок 9), які розділяють пульпу по зерну ≥ 0,03 мм.

Залежно від мінімального розміру частинок, що видаляються, гідроцикло-

ни в буровій техніці підрозділяють на: пісковідділювачі (0,08…0,09 мм) і муло-

відділювачі (0,03…0,05 мм).

Рис. 9. Гідроциклони і батарея гідроциклонів для очищення бурового розчину:

1 – патрубок подачі вихідної пульпи; 2 – зливний патрубок;

3 – пісковий патрубок

Page 10: ВС БІЛЕЦЬКИЙ МВ ТКАЧЕНКО ЗБАГАЧУВАЛЬНА …zzkk.nmu.org.ua/pdf/2017-65-106/04.pdf · Загальні питання технологій збагачення

Загальні питання технологій збагачення

Збагачення корисних копалин, 2017. −−−− Вип. 65(106)

У практиці буріння свердловин застосовують одночасно по декілька гідро-

циклонів, об'єднаних у батареї. З конструкцій закордонного виробництва най-

більш поширені в Україні російські піско- і муловідділювачі типу ПГ та ИМ, а

також фірми "Swaco" та російсько-американського спільного підприємства

"ИСОТ".

Для ефективного очищення БР необхідно послідовно використовувати віб-

росито (ВС) → пісковідділювач (ПГ) → муловідділювач (ИГ), тобто так звану

триступінчату систему очищення, що забезпечує видалення з БР більше 60 %

вибуреної породи.

За кордоном значну економію засобів, особливо при використанні дорогих

БР отримують за рахунок застосування чотириступінчастої системи очищення.

Четвертим ступенем в цій системі є центрифуга. Із всіх відомих очисних при-

строїв саме осадові центрифуги забезпечують найбільшу ступінь очищення БР

від шламу (мінімальний розмір частинок, що видаляються, 0,01…0,002 мм).

Рис. 10. Осаджувальна центрифуга:

ліворуч – обробка бурового розчину на відсаджувальній центрифузі,

Гнідинцівське нафтогазоконденсатне родовище;

праворуч – схема очистки бурового розчину на осаджувальній центрифузі

З конструкцій вітчизняного виробництва найбільше поширення для очист-

ки бурового розчину в Україні набули центрифуги ОГШ науково-виробничого

підприємства "Екомаш" (м. Харків). У практиці експлуатаційного буріння вста-

новлються центрифуги ОГШ502К-11 і ОГШ501У-01. Сьогодні ще знаходяться

в експлуатації центрифуги ОГШ501У-01, випущені 12-15 років тому. Для мало-

літражного буріння, наприклад при зарізці бокових стволів, використовують

центрифуги цього ж типу марки ОГШ352К-06 або ОГШ352К-04 з внутрішнім

діаметром ротора 350 мм. Є позитивний досвід застосування навіть невеликих

центрифуг ОГШ321 з діаметром ротора 320 мм [18].

З імпортних центрифуг застосовуються моделі фірм "Mi SWACO", "Кемт-

рон", "Деррік", "Альфа-Лаваль" і ін. При цьому діаметр ротора майже у всіх

350-360 мм.

Висновки

1. Виконано огляд сучасних конструкцій устаткування для підготовки та

Page 11: ВС БІЛЕЦЬКИЙ МВ ТКАЧЕНКО ЗБАГАЧУВАЛЬНА …zzkk.nmu.org.ua/pdf/2017-65-106/04.pdf · Загальні питання технологій збагачення

Загальні питання технологій збагачення

Збагачення корисних копалин, 2017. −−−− Вип. 65(106)

регенерації бурового розчину. Показано, що операції дроблення і подрібнення,

змішування компонент, розділення твердого дисперсного матеріалу за крупніс-

тю, відділення піскової фракції, центрифугування – типові не тільки при класи-

чному збагаченні корисних копалин, але і при бурінні свердловин – при підго-

товці та регенерації бурових розчинів. Наведена коротка характеристика, кла-

сифікація, області та особливості застосування, переваги і недоліки обладнання

циркуляційної системи бурового розчину.

2. За період 1990-2015 рр. відбулося переоснащення циркуляційних систем

(ЦС) бурового розчину новим сучасним устаткуванням, що забезпечує вирі-

шення технологічних і екологічних проблем в області промивання свердловин.

Спостерігається тенденція закупівлі буровими компаніями дешевших виробів

вітчизняного виробництва.

Бурові підприємства в Україні при будівництві свердловин перевагу нада-

ють устаткуванню очищення та приготування бурових розчинів компанії M-I

Swaco. Успішно конкурують на цьому ринку українські компанії, зокрема, Хар-

ківське НТП "Екомаш".

3. Специфіка технічних і технологічних задач, які стоять при підготовці та

регенерації бурового розчину і які виконуються практично повністю на збага-

чувальному обладнанні не знаходяться в полі зору профільних фахівців зі зба-

гачення корисних копалин. Виконаний огляд і аналіз має на меті розвиток між-

галузевих контактів, які можуть дати синергетичний ефект для подальшого

вдосконалення техніки і технологій в цій галузі.

Список літератури

1. Булатов А.И., Макаренко П.П., Проселков Ю.М. Справочник по промывке сква-

жин. – М.: Недра, 1984. – 317 с.

2. Булатов А.И., Демихов В.И., Макаренко П.П. Контроль процессов бурения нефтя-

ных и газовых скважин. – М.: ОАО "Изд-во "Недра", 1999. – 424 с.

3. Мильштейн В.М. Крепление скважин в различных условиях бурения. – Краснодар:

ООО "Просвещение-Юг", 2007. – 130 с.

4. Мильштейн В.М. Цементирование буровых скважин. – Краснодар: ООО "Просве-

щение-Юг", 2003. – 375 с.

5. Мищенко В.И., Кортунов А.В. Приготовление, очистка и дегазация буровых раст-

воров. – Краснодар: АртПресс, 2008. – 336 с.

6. Мищенко С.В. Модернизация оборудования и совершенствование технологии при-

готовления тампонажных растворов: автореф. дис. на соискание научн. степени канд. техн.

наук: спец. 05.02.13 – машины, агрегаты и процессы. – Краснодар, 2015. – 22 с.

7. Системы очистки буровых растворов. MI-SWACO, 2007.

8. Цегельский В.Г. Двухфазные струйные аппараты. – М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Ба-

умана, 2003. – 408 с.

9. Baumgarten C. Mixture Formation in Internal Combustion Engines. – Berlin Heidelberg:

Springer-Verlag, 2006. – 294 p.

10. Robertson J.O., Chilingarian G.V., Kumar S. Surface operations in petroleum

production. – New York: Elsevier Science, 1989. – 562 p.

11. Mills D. , Jones M.G., Agarwal V.K. Handbook of Pneumatic Conveying Engineering. –

Marcel Dekker Inc., Basel, 2004. – 676 p.

Page 12: ВС БІЛЕЦЬКИЙ МВ ТКАЧЕНКО ЗБАГАЧУВАЛЬНА …zzkk.nmu.org.ua/pdf/2017-65-106/04.pdf · Загальні питання технологій збагачення

Загальні питання технологій збагачення

Збагачення корисних копалин, 2017. −−−− Вип. 65(106)

12. Pneumatic conveying of solids. A theoretical and practical approach / Klinzing G.E.,

Rizk F., Marcus R., Leung L.S. – Springer Dordrecht, Heidelberg, London, New York, 2010. –

561 p.

13. Pump Handbook / Edited by I. J. Karassik, J. P. Messina, P. Cooper, C. C. Heald. – 3-rd

Edition. – New York : McGRAW-HILL, 2001. – 1768 p.

14. Surface operations in petroleum production / J.O. Robertson, G.V. Chilingarian,

S. Kumar. – New York : Elsevier Science, 1989. – 562 p.

15. Патент на корисну модель 109125 Україна, МПК B01F 7/18 (2006.01). Лопатева мі-

шалка / В.С. Білецький, Ю.С. Міщук; заявник і власник Полтавський національний техніч-

ний університет імені Юрія Кондратюка. – №u201601985 заявл. 29.02.2016, опубл.

10.08.2016. – Бюл. № 15.

16. Білецький В.С., Сургова Н.В. Застосування статичних змішувачів для селективної

агрегації тонкодисперсного вугілля // Вісті Донецького гірничого інституту. – 2011. –

№ 2(30). – С. 56-59.

17. Andre Bakker LaRoche. Modeling of the Turbulent Flow in HEV Static Mixers [Елект-

ронний ресурс]. – Електорон. дані (1 файл). – [18 с.]. – Режим доступу:

http://www.bakker.org/cfmbook/turbhev.pdf.

18. Мищенко В.И., Добик А.А. Выбор центрифуг для очистки буровых растворов //

Бурение и нефть. – 2015. – № 5. – С.38-40.

© Білецький В.С., Ткаченко М.В., 2017

Надійшла до редколегії 19.01.2017 р.

Рекомендовано до публікації д.т.н. І.К. Младецьким